CN103155106B - 激光处理装置和激光处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明能够用低成本的装置结构、以较高的控制性能对晶圆等被处理体照射可见激光和近红外激光，能以较高的生产率对被处理体进行激光处理。激光处理装置包括：输出可见激光的可见激光光源（G1）；传导可见光激光的可见光光学系统（GS）(光纤（G2）和准直透镜（G3）)；输出近红外激光的近红外激光光源（R1）；传导近红外激光的近红外光光学系统RS(光纤（R2）、聚光透镜（R3）、光纤（R4）和准直透镜（R5）)；以及使由可见光光学系统GS传导的可见激光和由近红外光光学系统（RS）传导的近红外激光进行合波，并将其传导至被处理体（1）的合波光学系统（MS）(分色镜（M1）、电流计镜（M2）和fθ透镜（M3）)。

Description

激光处理装置和激光处理方法
技术领域
本发明涉及用激光照射被处理体来进行规定处理的激光处理装置和激光处理方法。
背景技术
在半导体装置的制造工序中，对于利用离子注入等来导入杂质的半导体晶圆，进行目的在于激活杂质和恢复晶体损伤的热处理等。作为这种热处理的方法，已知除了在加热炉内加热半导体晶圆的炉内退火之外，还有通过对半导体晶圆照射激光来加热的激光退火。
作为激光退火，例如，提出了用波长不同的两个激光来照射半导体晶圆等衬底的方法(参照专利文献1和专利文献2)。
专利文献1中记载了，用均为连续振荡激光的第一激光和波长与第一激光不同的第二激光同时照射半导体晶圆的同一表面，来激活半导体晶圆中注入的杂质的半导体装置的製造方法。专利文献1中，第一激光和第二激光在半导体晶圆上的移动速度相同，通过控制第一激光和第二激光在移动方向上的束点尺寸来控制两束激光的照射时间，从而控制半导体晶圆在深度方向上的温度分布。还有，专利文献1中记载了，通过驱动工作台使半导体晶圆以一定速度移动，来使第一激光和第二激光在半导体晶圆上的照射位置以一定速度移动的方法。
另外，专利文献2中记载了，在用基波光脉冲和高次谐波光脉冲对被照射试样进行聚光照射的双波长激光表面处理装置中，使基波光脉冲或高次谐波光脉冲中的任一个延迟，从而在两个脉冲之间至少产生光脉冲的脉冲时宽以上的延迟。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特许4117020号公报
专利文献2:特开昭56-29323号公报
发明内容
然而，如专利文献1所描述，在使用连续振荡激光时存在下述问题。
首先，在使用连续振荡激光的情况下，通过使工作台移动来移动激光在半导体晶圆上的照射位置，因此，难以实现1微秒以下这样短时间的照射时间。例如，为了实现1微秒以下的照射时间，如果半导体晶圆上会聚的激光光束宽度为10μm，则需要以10m/秒的高速使工作台移动。如果以这样的高速移动工作台，则激光的照射位置周围会有湍流等发生，其结果是难以将半导体晶圆稳定地加热到规定的温度。
另外，在使用连续振荡激光的情况下，难以相互独立地控制波长不同的两个激光的照射时间。例如，用可见激光和近红外激光照射半导体晶圆时，对于可被半导体晶圆良好吸收的可见激光而言，优选的是经短时间的照射将半导体晶圆熔融的状况。与此形成对比，对于近红外激光而言，为了使整个半导体晶圆的温度上升，优选的是以比可见激光的照射时间要长的照射时间进行照射。具体地说，优选可见激光的照射时间是1微秒左右，而优选近红外激光的照射时间是100微秒左右。在使用连续振荡激光的情况下，难以如上述那样按照不同的激光波长来以不同的照射时间进行激光照射。
并且，还存在对可见激光进行连续振荡的激光振荡器价格昂贵的难处。例如，功率为10W的对绿色激光进行连续振荡的激光振荡器的售价高达数百万日元左右。与此形成对比，功率100W的对绿色激光进行脉冲振荡的激光振荡器的售价为1千万日元左右。这样，如果是对绿色激光进行振荡的激光振荡器，以单位功率价格来看，连续振荡的激光振荡器要比脉冲振荡的激光振荡器价格贵约5倍。
另外，如专利文献1所描述，在通过移动工作台来使激光向半导体晶圆的照射位置移动的情况下，温度监测器相对于连续振荡激光的相对位置关系被固定为一定。因此，难以测定半导体晶圆上照射位置处的温度履历。其结果是，在进行激活注入半导体晶圆的杂质的激活退火的情况下，难以估计在该过程中重要的退火后冷却时间。
另外，对于激光扫描，专利文献2中记载了将被照射试样装在微动载物台上，能够任意选择要进行表面处理的位置、部位。然而，在这种情况下也难以估计如上所述的退火后冷却时间。
不过，就激光的射束形状而言，例如认为将其整形成线状。然而，在照射射束形状被整形为线状的两种波长的激光时，不容易调整光学系统等，以使得在整个射束长度范围内将上述线状的激光以相同条件进行合波。
另外，在移动工作台来扫描激光的结构中，为了用激光照射整个半导体晶圆，需要折返地移动工作台。在这种情况下，如果整形成线状的激光的射束长度为几毫米，与半导体晶圆的大小相比射束长度较小，因此，工作台要折返移动很多次。由于工作台具有重量，因而，为了进行折返移动，加速减速需要1秒左右的时间。因此，例如在用射束长度2mm左右的激光来照射200mm的半导体晶圆的整个半导体晶圆的情况下，对于每片半导体晶圆，除了照射时间以外，还需要100次×1秒=100秒的折返时间，因此，这种方式的生产率低下。
本发明以上述情况为背景而完成，提供了一种激光处理装置和激光处理方法，该激光处理装置和激光处理方法能够用低成本的装置结构以高控制性来照射可见激光和近红外激光、能够以高生产率对被处理体进行激光处理。
也就是说，本发明中的第一方面的激光处理装置的特征在于，包括：
输出可见激光的可见激光光源；
输出近红外激光的近红外激光光源；以及
将所述可见激光和所述近红外激光合波后传导至被处理体的合波光学系统。
本发明的第二方面的激光处理装置的特征在于，在所述本发明的第一方面中，包括：
传导所述可见光激光的可见光光学系统；及
传导所述近红外激光的近红外光光学系统，
所述合波光学系统将由所述可见光光学系统传导的所述可见激光和由所述近红外光光学系统传导的所述近红外激光合波后传导至所述被处理体。
本发明的第三方面的激光处理装置的特征在于，在所述本发明的第一方面或第二方面中，由所述合波光学系统传导的所述可见激光为脉冲波，由所述合波光学系统传导的近红外激光为连续波。
本发明的第四方面的激光处理装置的特征在于，在所述本发明的第一方面至第三方面的任意一个方面中，所述合波光学系统具有扫描部，该扫描部连续地或间歇地改变所述可见激光和所述近红外激光相对于所述被处理体的照射方向，并使所述可见激光和所述近红外激光的照射位置在所述被处理体上移动。
本发明的第五方面的激光处理装置的特征在于，在所述本发明的第四方面中，所述扫描部具有电流计镜和fθ透镜。
本发明的第六方面的激光处理装置的特征在于，在所述本发明的第一方面至第五方面的任意一个方面中，包括保持部移动装置，该保持部移动装置在所述可见激光和所述近红外激光照射时，使保持所述被处理体的保持部移动。
本发明的第七方面的激光处理装置的特征在于，在所述本发明的第一方面至第六方面的任意一个方面中，所述合波光学系统包括合波部，该合波部将所述可见光激光和所述近红外激光合波。
本发明的第八方面的激光处理装置的特征在于，在所述本发明的第七方面中，所述合波部由分色镜构成，所述分色镜透射所述可见激光和所述近红外激光中的一者，将另一者朝与所述透射方向相同的方向反射，并将二者合波。
本发明的第九方面的激光处理装置的特征在于，在所述本发明的第一方面至第八方面的任意一个方面中，包括：检查光取出部，该检查光取出部将由所述合波光学系统传导的所述可见激光和所述近红外激光的一部分作为检查光从合波光学系统取出；检查光检测部，该检查光检测部利用所述检查光，来检测设想对所述被处理体进行照射的所述可见激光和所述近红外激光的照射位置。
本发明的第十方面的激光处理装置的特征在于，在所述本发明的第九方面中，包括：传导所述可见光激光的可见光光学系统；传导所述近红外激光的近红外光光学系统；调整所述可见光光学系统和所述近红外光光学系统的位置和/或波导方向的调整机构；以及控制该调整机构的照射位置控制部，所述照射位置控制部获取所述检查光检测部的检测结果，执行调整所述调整机构的控制，以使所述被处理体上的所述可见激光和所述近红外激光的照射位置成为规定的位置。
本发明的第十一方面的激光处理装置的特征在于，在所述本发明的第一方面至第十方面的任意一个方面中，包括：辐射光检测部，该辐射光检测部对所述可见激光和所述近红外激光照射的所述被处理体上的照射面所产生的辐射光的强度进行检测；温度控制部，该温度控制部获得所述辐射光检测部的检测结果，根据辐射光强度与照射面温度之间的相关关系，来调整所述合波前的所述可见激光和所述近红外激光的能量密度，以使所述照射面具有规定的温度；输出调整部，该输出调整部分别调整所述可见激光光源和近红外激光光源的输出；以及衰减器，该衰减器分别调整所述可见光光学系统的可见激光的透射率和近红外光光学系统的近红外激光的透射率，所述温度控制部控制所述输出调整部和/或衰减器，来调整照射面上的所述能量密度。
本发明的第十二方面的激光处理装置的特征在于，在所述本发明的第一方面至第十一方面的任意一个方面中，由所述合波光学系统传导的所述可见激光为脉冲波，由所述合波光学系统传导的近红外激光为连续波，
包括：反射光检测部，该反射光检测部对所述可见激光和所述近红外激光照射的所述被处理体上的照射面所反射的所述近红外激光进行接收；以及
照射面测量部，该照射面测量部获得所述反射光检测部的检测结果，来测量所述被处理体照射面的状态。
本发明的第十三方面的激光处理装置的特征在于，在所述本发明的第十二方面中，在从所述被处理体上的照射面到所述反射光检测部的光路中设有开闭光路的光闸，该光闸的动作被控制成可间歇地打开。
本发明的第十四方面的激光处理装置的特征在于，在所述本发明的第十二方面中，控制所述光闸的动作，使得与所述脉冲波的周期一致，且对于每个脉冲仅在照射所述被处理体的时间内打开。
本发明的第十五方面的激光处理方法的特征在于，将从可见激光光源输出的可见激光和从近红外激光光源输出的近红外激光合波，并由公共的光学系统进行传导，以照射被处理体。
本发明的第十六方面的激光处理方法的特征在于，在所述本发明的第十五方面中，分别利用不同的光学系统来传导从可见激光光源输出的可见激光、和从近红外激光光源输出的近红外激光，将所述被传导的所述可见激光和所述近红外激光合波后由公共的光学系统进行传导，以照射被处理体。
本发明的第十七方面的激光处理方法的特征在于，在所述本发明的第十六方面中，在利用不同的所述光学系统传导所述可见激光和所述近红外激光时，对所述可见激光和/或所述近红外激光的射束形状进行整形。
本发明的第十八方面的激光处理方法的特征在于，在所述本发明的第十五方面至第十七方面的任意一个方面中，连续地或间歇地改变合波后的所述可见激光和所述近红外激光的照射方向，使所述可见激光和所述近红外激光的照射位置在所述被处理体上移动，并同时移动所述被处理体，从而对所述被处理体一边扫描并一边照射所述可见激光和所述近红外激光。
本发明的第十九方面激光处理方法的特征在于，在所述本发明的第十五方面至第十八方面的任意一个方面中，将合波后的所述可见激光和所述近红外激光的一部分作为检查光取出，利用所述检查光来检测设想要对所述被处理体进行照射的所述可见激光和所述近红外激光的相对的照射位置，根据检测结果来调整传导所述可见激光的光学系统和/或传导所述近红外激光的光学系统中，以使所述被处理体上的所述可见激光和所述近红外激光的照射位置成为规定的位置。
本发明的第二十方面的激光处理方法的特征在于，在所述本发明的第十五方面至第十九方面的任意一个方面中，对所述可见激光和所述近红外激光照射的所述被处理体的照射面所产生的辐射光的强度进行检测，根据所述辐射光的强度和所述照射面的温度之间的相关关系，来调整合波前的所述可见激光和/或所述近红外激光的能量密度，以使所述照射面达到规定的温度。
本发明的第二十一方面的激光处理方法的特征在于，
在所述本发明的第十五至第二十方面的任意一个方面中，由所述公共的光学系统传导的所述可见激光为脉冲波，由所述公共的光学系统传导的近红外激光为连续波，
对所述可见激光和所述近红外激光照射的所述被处理体上的照射面所反射的所述近红外激光进行检测，
根据所述检测结果，来判断所述被处理体照射面的状态。
本发明的第二十二方面的激光处理方法的特征在于，在所述本发明的第二十一方面中，在从所述被处理体上的照射面到检测出所述反射光之间，光路被间歇地开闭，以间歇地检测反射光。
本发明的第二十三方面的激光处理方法的特征在于，在所述本发明的第二十一方面中，与所述脉冲波的周期一致，对每个所述脉冲，以所述被处理体被照射的时间内的全部或一部分，来检测从所述被处理体上的照射面到达所述检测的反射光。
根据本发明，将从可见激光光源输出的可见激光和从近红外激光光源输出的近红外激光合波后，经公共的光学系统进行传导，来照射被处理体。因此，能够用低成本的装置结构、高控制性能地照射可见激光和近红外激光，并能够高生产率地对衬底进行热处理。
此外，能够分别利用不同的光学系统来传导可见激光和近红外激光，然后利用合波光学系统合波并传导。
本发明的激光处理是将可见激光和近红外激光照射到被处理体，来例如对被处理体进行热处理。作为本发明，不对处理内容特别地加以限定。虽然成为激光处理对象的被处理体不被特别限定，但是，作为被处理体，可以举出例如在半导体晶圆、玻璃衬底等衬底上形成的半导体层等。例如，作为被处理体，可以举出通过离子注入等掺入了杂质的Si晶圆、SiC晶圆外的其他的半导体晶圆，这种情况下的激光处理是通过在半导体晶圆上照射激光来进行热处理，以激活注入半导体晶圆的杂质的处理。
本发明的激光处理装置的照射被处理体的激光的光源具有可见激光光源和近红外激光光源。作为可见激光光源，可以例举输出YAG激光的倍频波的绿色激光振荡器。还有，作为近红外激光光源，可以例举半导体激光器。一般从这些具有高输出功率的激光振荡器输出的激光的相干性低，例如即使由光纤来进行传导也不会发生显著的干渉条纹，因此，光纤出射端的强度分布成为均匀的平顶状。
此外，由后述的合波光学系统传导的可见激光优选为脉冲波，而由合波光学系统传导的近红外激光优选为连续波。优选用于对被处理体进行短时间照射的可见激光为脉冲波，另一方面优选比可见激光进行长时间照射的近红外激光为连续波，从而与仅使用多个脉冲振荡激光器时相比，能够减少成本高的连续振荡激光器的使用数量，并能够以较高的能量效率来利用激光照射对被处理体进行热处理。
作为可见光光学系统，只要是能传导从可见激光光源输出的可见激光的系统就行，例如，可以是具有将可见激光的射束形状整形成方形、圆形、椭圆形以及其他规定形状的射束形状整形部的系统。作为可见光光学系统中的射束形状整形部，可以使用具有规定截面形状的光纤或四面棱镜（kaleidoscope）等。
另外，可见光光学系统也可以具有使经射束形状整形部对射束形状进行整形后的可见激光成为平行光的准直透镜和均化器等。
作为近红外光光学系统，只要是能传导从近红外激光光源输出的近红外激光的系统就行，例如，可以是具有将近红外激光的射束形状整形成方形、圆形、椭圆形以及其他规定形状的射束形状整形部的系统。作为近红外光光学系统中的射束形状整形部，可以使用具有规定截面形状的光纤或四面棱镜等。
另外，近红外光光学系统也可以具有使经射束形状整形部对射束形状进行整形后的近红外激光成为平行光的准直透镜和均化器等。
再有，上述射束形状整形部可以对可见激光或近红外激光的射束形状进行整形，也可以对二者都进行。例如，在激光源能够以规定的射束形状进行输出的光学系统中，在光学系统中可以不进行射束整形。
合波光学系统是将经可见光光学系统传导的可见激光和经近红外光光学系统传导的近红外激光进行合波并传导至被处理体的系统。合波光学系统中，可以具有将合波后的激光的射束形状整形成方形、圆形、椭圆形以及其他规定形状的射束形状整形部。
在合波光学系统具有合波部的情况下，合波部例如可以由分色镜构成。分色镜使可见激光或近红外激光透射过，而使另一者在与所述透射方向相同的方向上反射，并将二者合波。
另外，合波光学系统中可以包括扫描部。扫描部是使可见激光和近红外激光相对于被处理体的照射位置连续地或间歇地移动的装置。在扫描部中，例如使可见激光和近红外激光的光路连续地或间歇地移动，或着连续地或间歇地改变反射方向，从而能够使被处理体上的照射位置移动。
利用合波光学系统的扫描部来移动可见激光和近红外激光的照射位置，从而无需使保持被处理体的工作台频繁地折返移动，或者可以大幅减少其移动频率。通过这种方式，能够以较高的生产率来对被处理体进行激光处理。
再有，扫描部例如包括：电流计镜，该电流计镜使可见激光和近红外激光的照射方向连续地或间歇地变化；及fθ透镜，该fθ透镜使由电流计镜改变了照射方向的可见激光和近红外激光在被处理体上一边会聚一边以等速度移动。
另外，可以设有使保持被处理体的保持部移动的保持部移动装置。在这种情况下，利用由合波光学系统所具备的扫描部产生的可见激光和近红外激光的照射位置的移动、和由保持部移动装置产生的被处理体的移动，能够在被处理体上扫描可见激光和近红外激光。
例如，由保持部移动装置使保持部朝一定方向移动，从而一边使被处理体朝一定方向移动，一边在与被处理体的移动方向交叉的方向上，由扫描部使可见激光和近红外激光的照射位置来回往复移动。通过这种方式，能够在被处理体的整个处理区域上，高效率地照射可见激光和近红外激光。
另外，本发明的激光处理装置也可以包括：将合波光学系统所传导的可见激光和近红外激光的一部分作为检查光从合波光学系统取出的检查光取出部；及利用检查光，来对设想要照射到被处理体的可见激光和近红外激光的相对照射位置进行检测的检查光检测部。在这种情况下，能够根据检查光检测部得到的检查光的检测结果，来调整可见光光学系统和近红外光光学系统的位置和/或波导方向，以使被处理体上的可见激光和近红外激光的照射位置成为规定的位置。因此，能够始终以合适的位置关系对被处理体照射可见激光和近红外激光。
作为检查光取出部，例如，可以兼用构成上述合波部的分色镜。分色镜如上述那样对可见激光和近红外激光进行合波，同时对可见激光和近红外激光中一方的一部分进行反射，并使另一方的一部分沿与所述反射方向相同的方向进行透射，将可见激光和近红外激光的一部分作为检查光取出。
再有，对于本发明，检查光的取出位置无特别限定，可以在合波光学系统的光学部件、合波光学系统的区域中的光路的任意位置取出。
另外，作为检查光检测部，例如可以使用CCD相机，但是对于本发明没有特别限定，也可以使用合适的光学传感器。
另外，可以在检查光取出部和检查光检测部之间设置具有与上述扫描部的fθ透镜的焦距相同的焦距的聚光透镜，以通过该聚光透镜将检查光会聚到检查光检测部。在这种情况下，实际上聚光透镜的焦距与将可见激光和近红外激光会聚到被处理体上的fθ透镜的焦距相同，并利用该聚光透镜将检查光会聚到检查光检测部，因此，能够更正确地掌握并管理被处理体上的可见激光和近红外激光的相对的照射位置。
操作人员可以根据上述检查光检测部得到的检测结果，来手动调整可见光光学系统和近红外光光学系统的位置和/或波导方向，但是也可以采用自动调整的结构。在这种情况下，本发明的激光处理装置中，可以设有：能够调整可见光光学系统和近红外光光学系统的位置和/或波导方向的调整机构；及控制该调整机构的照射位置控制部。优选调整机构能够对可见光光学系统和近红外光光学系统中的一方单独地进行调整，还优选调整机构能够分别调整可见光光学系统和近红外光光学系统。然而，作为本发明，只要能对可见光光学系统和近红外光光学系统这二者之一进行调整即可。作为调整内容，可以举出可见光光学系统、近红外光光学系统的位置和波导方向这二者或其中之一。作为被调整的光学系统的位置，可以举出与波导方向交叉的方向上的纵横位置、波导方向上的位置。另外，作为波导方向，可以举出相对于规定的基准线倾斜等。基准线可以任意设定。
上述调整可以是对整个光学系统的位置、波导方向进行调整，也可以通过改变光学系统的一部分，例如光纤、反射镜、透镜的位置和设置方向、倾斜方向来进行调整。可以通过改变光纤的设置位置和设置方向，容易改变激光的照射位置。
如果能够用不同的光学系统来传导可见激光和近红外激光，并对各自的光学系统进行调整，则可以容易地调整照射面上各激光的位置。
在上述调整机构自动进行调整时，可以由照射位置控制部执行控制。照射位置控制部得到检查光检测部的检测结果，来执行对调整机构进行调整的控制，以使被处理体上的可见激光和近红外激光的照射位置成为规定的位置。在照射位置的控制中，优选在调整可见激光和近红外激光的照射位置的同时，将两束激光的照射位置调整到相对适当位置。然而，可以只进行各激光照射位置的调整，另外，也可以只进行相对位置的调整。照射位置控制部可以由CPU和使之工作的程序等构成，并且，可以保存照射位置与调整机构的调整量之间的关联数据，根据所述检测结果计算出需要的调整量来控制调整机构所具备的驱动部等。驱动部可以由马达和液压装置等构成，对于本发明而言不限于特定装置。
再有，优选在对被处理体进行激光处理中，进行管理，以使得被可见激光和近红外激光照射的被处理体的照射面的温度成为规定的温度。
因此，本发明的激光处理装置中可以设有：辐射光检测部，该辐射光检测部对可见激光和近红外激光照射的被处理体上的照射面所产生的辐射光的强度进行检测；以及温度控制部，该温度控制部获取辐射光检测部的检测结果，根据辐射光强度和照射面温度之间的相关关系，来调整合波前的可见激光和近红外激光的能量密度，以使照射面具有规定的温度。预先取得辐射光强度和照射面温度之间的相关关系，基于该相关关系，能根据检测出的辐射光强度来判定照射面的温度。根据该温度的判定结果，来调整合波前的可见激光和近红外激光的能量密度，从而使照射面的温度成为规定的温度。辐射光检测部可以又设置在固定的位置，也可以设置成与保持部以联动的方式进行移动。通过如此设置，在合波光学系统的扫描部扫描可见激光和近红外激光时，在照射位置移动时，能够探测到激光照射的照射面的温度变动。如果像传统装置那样，激光和辐射光检测部处于固定的位置关系，则只能对当前照射的位置进行温度测定，而不能测知照射后温度随时间的变化。
能够通过调整激光源的输出，来调整上述激光照射到被处理体上的能量密度、功率密度。在这种情况下，可以用温度控制部控制输出调整部，该输出调整部分别调整可见激光光源和近红外激光光源的输出，从而可以调整可见激光和近红外激光的能量密度。另外，可以用温度控制部控制衰减器，该衰减器分别调整可见光光学系统的可见激光的透射率和近红外光光学系统的近红外激光的透射率，从而可以调整可见激光和近红外激光的能量密度。温度控制部可以控制输出调整部和衰减器中的一者，也可以对这二者都进行控制。
另外，优选在对被处理体进行激光处理中，掌握可见激光和近红外激光所照射的被处理体的照射面的状态(熔融、非熔融、固化等)。
因此，可以检测出对被处理体进行照射的连续波即近红外激光的反射光，并利用该检测结果来测定被处理体的照射面状态。该测定可以通过将检测结果数据化或可视化来进行，照射面状态的判定可以由观察者作出，也可以由计算机自动执行。
此外，上述反射光的检测中，通过使用输出稳定的连续波，能更准确地判定，但是，通过间歇地接收连续波，则可以提高测定效果。并且，与脉冲波的周期一致，且对于每个脉冲，在照射时间内间歇地接收反射光，则可以更准确地判断照射面的状态。通过在照射时间内设定受光时机、和受光时间，可以进行多种多样的判定。对于间歇地受光，可以用检测反射光的相机等光闸实现，但是也可以在反射光的光路中设置光闸，用该光闸来调整受光。
另外，可以从相对于对被处理体的照射面倾斜的方向来照射可见激光和近红外激光，以使该反射光不返回合波光学系统。还有，也可以在照射可见激光和近红外激光的光路上设置半反射镜等，以在照射方向上透射激光，在反射光的行进方向上反射激光。
如上所述，根据本发明，从可见激光光源输出的可见激光、和从近红外激光光源输出的近红外激光分别由不同的光学系统传导，将所传导的可见激光和近红外激光进行合波，并由公共的光学系统进行传导并对被处理体进行照射，因此，能够以低成本的装置结构、较高的控制性能来照射可见激光和近红外激光，并能够以较高的生产率来对被处理体进行激光处理。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施例的激光处理装置的总体结构的概略图。
图2是从激光光源配置侧看到的包括扫描部和工作台的构成部分的概略图。
图3是表示一实施例的激光处理装置的可见激光和近红外激光在被处理体上的扫描轨迹的俯视图。
图4是表示另一实施例的激光处理装置的概略图。
图5是表示调整可见激光和近红外激光的照射位置的控制顺序的流程图。
图6是表示接收照射到被处理体的近红外激光的反射光并检测照射面状态的装置的概略图。
图7是表示在检测照射面状态的装置中、反射光的光路上设置了光闸的的概略图。
图8是表示脉冲波和光闸的开闭定时的曲线图。
附图标记
1 被处理体
2 工作台
3 工作台移动装置
4a 调整机构
4b 调整机构
5 控制部
G1 可见激光光源
G2 光纤
G3 准直透镜
R1 近红外激光光源
R2 光纤
R3 聚光透镜
R4 光纤
R5 准直透镜
M1 分色镜
M2 电流计镜（Galvanometer Mirror）
M3 fθ透镜
C1 聚光透镜
C2 CCD相机
T1 辐射光检测部
T2 反射光受光部
T3 反射光测定部
TM2 光闸
GL1～GL5 可见激光
RL1～RL7 近红外激光
GL10～GL12 可见激光
RL10～RL12 近红外激光
PL 处理光
PL1 处理光
PL2 处理光
PL3 处理光
CL 检查光
具体实施方式
(实施例1)
根据图1、图2说明本发明的一个实施例的激光处理装置。
本实施例的激光处理装置包括：输出脉冲波即可见激光GL1的可见激光光源G1，和输出连续波即近红外激光RL1的近红外激光光源R1。
可见激光光源G1例如是以输出功率50W、振动频率10kHz、脉冲能量5mJ进行脉冲振荡，来产生YAG激光的倍频波即波长532nm的绿色激光的激光振荡器。此外，本发明的可见激光的波长不限于特定值，例如可以举例示出355～577nm的波长。
另外，近红外激光光源R1例如是以输出功率350W连续振荡，来产生波长808nm的近红外激光的半导体激光器。此外，本发明的近红外激光的波长不限定于特定值，例如可以举例示出795～980nm的波长。
在可见激光光源G1的激光出射侧，设置有传导可见激光GL1的光纤G2。光纤G2可以与可见激光光源G1的光出射口连接，或者可以是将从可见激光光源G1射出的可见激光导入的光纤。光纤G2具有例如100μm×100μm的方形的波导截面形状，按照光纤G2的波导截面形状来将在光纤G2内传导的可见激光GL1的射束形状整形为该形状。还有，光纤G2的数值孔径为例如0.1。
光纤G2的激光出射端之后的光路上设置有准直透镜G3，并且在透过准直透镜G3的激光的照射方向上，以使一反射面相对于照射方向倾斜的方式设置有分色镜M1。准直透镜G3的焦距为例如50mm。
光纤G2和准直透镜G3是本发明的可见光光学系统GS的构成要素。此外，可见光光学系统GS也可以包括其他光学部件。
另外，在近红外激光光源R1的激光出射侧设置有传导近红外激光RL1的光纤R2。光纤R2可以与近红外激光光源R1的光出射口连接，或者可以是将从近红外激光光源R1射出后的近红外激光RL1导入的光纤。光纤R2具有例如400μm×400μm的方形的波导截面形状，按照光纤R2的波导截面形状来将在光纤R2内传导的近红外激光RL1的射束形状整形为该形状。还有，光纤R2的数值孔径为例如0.22。
在光纤R2的激光出射端之后的光路上，沿激光行进方向依次设置有将近红外激光RL2聚光的聚光透镜R3和光纤R4。聚光透镜R3的焦距为例如100mm。光纤R4具有例如200μm×200μm的方形的截面形状，按照光纤R4的波导截面形状，来将由聚光透镜R3聚光后在光纤R4内传导的近红外激光RL3的射束形状整形为该形状。还有，光纤R4的数值孔径为例如0.1。
在光纤R4的激光出射端之后的光路上设置有准直透镜R5，在透过准直透镜R5的激光的行进方向上设置有所述的分色镜M1，分色镜M1以使其透射面相对于近红外激光的行进方向倾斜的方式进行设置。准直透镜R5的焦距为例如50mm。分色镜M1被设置成使得主要反射可见激光GL3的方向和主要透射近红外激光RL5的方向相一致。
光纤R2、聚光透镜R3、光纤R4、准直透镜R5为本发明的近红外光光学系统RS的构成要素。此外，近红外光光学系统RS中也可包括其他光学部件。
在分色镜M1的主要反射方向和主要透射方向的光路上，设置有电流计镜M2，在电流计镜M2的反射方向上设有fθ透镜M3。在fθ透镜M3的透射方向上，设置有保持半导体晶圆等的被处理体1的工作台2。fθ透镜M3的焦距为例如100mm。电流计镜M1可在规定的角度范围内摆动反射面，从而可以改变入射到电流计镜M1的激光的反射方向。利用电流计镜M1而在被处理体1上移动的激光的移动速度在本发明中并无特别限定，例如可以在0.01～2m/秒的范围。
分色镜M1、电流计镜M2、fθ透镜M3为本发明的合波光学系统MS的构成要素。合波光学系统MS中也可以包括其他光学部件。
分色镜M1相当于本发明的合波部，电流计镜M2和fθ透镜M3构成本发明的扫描部。还有，工作台2相当于本发明的保持部。
工作台2被设置在能在X、Y方向上移动工作台2的工作台移动装置3上。工作台移动装置3相当于本发明的保持部移动装置。
对于本发明而言，工作台移动装置3的移动速度没有特别限定，例如，作为适当的例子可以举出0.01～1mm/秒的范围。
另外，在上述分色镜M1中，可见激光GL3的一部分的透射方向与近红外激光RL5的一部分的反射方向相一致，该光路上设有焦距与fθ透镜M3相同的聚光透镜C1，在聚光透镜C1的成像位置上配置了CCD相机C2。聚光透镜C1的焦距与上述fθ透镜M3的焦距相同，例如为100mm。
聚光透镜C1和CCD相机C2相当于本发明的检查光检测部。分色镜M1将可见激光的一部分和近红外激光RL5的一部分作为检查光取出，相当于本发明的检查光取出部。
此外，本实施例以用分色镜M1取出检查光作了说明，但是取出位置和取出方法并不限定于此，例如，就取出位置而言，可以在合波光学系统所包含的区域的任何地点取出。就取出而言，例如可以用半反射镜等来取出。
在工作台2上保持的被处理体1的照射面附近的上方，设置有辐射光检测部T1，该辐射光检测部T1检测从可见激光GL4和近红外激光RL6照射的、由被处理体1的照射面产生的辐射光的强度。辐射光检测部T1设在相对于合波光学系统MS固定的位置。
控制部5控制本实施例的整个激光处理装置，主要由CPU和使之工作的程序构成。
控制部5控制工作台移动装置3的移动，并且控制电流计镜M2的摆动。并且，控制部5控制可见激光光源G1、近红外激光光源R1的输出。还有，在可见光光学系统、近红外光光学系统中设有可调整的衰减器（未图示）的情况下，控制部5能执行调整该衰减器的衰减率的控制。
此外，控制部5能够根据辐射光检测部T1的检测结果进行控制，以调整可见激光光源G1、近红外激光光源R1的输出功率，并调整可见光光学系统、近红外光光学系统中设置的衰减器的衰减率。也就是说，调整激光源的输出，并调整衰减器，以使辐射光检测部T1检测出的温度在规定的范围内。在这种情况下，控制部5实现作为本发明的温度控制部的功能。再有，上述辐射光检测部T1能够测知被处理体1的照射面的最高温度，还能够通过激光扫描后从检测位置移开来测知照射面上随时间变化的温度变化。
还有，控制部5能够接收CCD相机C2的摄像数据，来判断由合波光学系统传导的可见激光和近红外激光在所述被处理体1上的照射位置。因此，聚光透镜C1和CCD相机2构成本发明的检查光检测部。
接着，说明图1所示的激光处理装置的动作。
在工作台2上装载并保持有要进行激光处理的半导体晶圆等被处理体1。
可见激光光源G1输出可见激光GL1。与此同时，近红外激光光源R1输出近红外激光RL1。
从可见激光光源G1输出的可见激光GL1入射到光纤G2的长边方向的一端。入射到光纤G1的可见激光GL1在光纤G1内传导，其射束形状被具有方形的波导截面形状的光纤G2整形成方形，从光纤G2的长边方向的另一端作为可见激光GL2射出。
从光纤G2的激光出射端射出的可见激光GL2通过准直透镜G3成为平行光的可见激光GL3，之后，入射到分色镜M1的反射面侧，可见激光GL3主要被该反射面反射，而一部分透射过分色镜M1。
从近红外激光光源R1输出的近红外激光RL1入射进光纤R2的长边方向的一端。入射进光纤R2的近红外激光RL1在光纤R2内传导，其射束形状按照具有方形的截面形状的光纤R2而被整形为方形，然后从光纤R2的长边方向的另一端作为近红外激光RL2射出。
从光纤R2射出的近红外激光RL2经聚光透镜R3会聚后成为近红外激光RL3。近红外激光RL3入射进光纤R4的长边方向的一端。入射进光纤R4的近红外激光RL3在光纤R4内传导，其射束形状按照具有方形的截面形状的光纤R4而被整形为方形，然后从光纤R4的长边方向的另一端作为近红外激光RL4射出。
从光纤R4射出的近红外激光RL4通过准直透镜R5而成为平行光的近红外激光RL5，然后入射到分色镜M1的透射面侧。近红外激光RL5主要透射过分色镜M1，而一部分在反射面侧反射。
分色镜M1将可见激光GL4和近红外激光RL6合波成处理光PL，上述可见激光GL4是由分色镜M1对可见激光GL3进行反射而得到的，上述近红外激光RL6是由近红外激光RL5透射过分色镜M1而得到的。
还有，分色镜M1将可见激光GL5和近红外激光RL7作为检查光CL取出，上述可见激光GL5是由部分可见激光GL3透射过分色镜M1而得到的，上述近红外激光RL7是由分色镜M1对部分可见激光GL5进行反射而得到的。
检查光CL由聚光透镜C1进行聚光，并在CCD相机2上成像。CCD相机C2对构成检查光CL的可见激光GL5和近红外激光RL7摄像。如上所述，CCD相机C2的摄像数据被传送给控制部5，从而能检测出被处理体1上的可见激光GL4和近红外激光RL6的照射位置。可以将传送给控制部5的摄像数据在合适的显示器上进行显示，来确认可见激光GL4和近红外激光RL6的照射位置，另外，也可以进行摄像数据的图像分析，来算出可见激光GL4和近红外激光RL6的照射位置，以判断与适当位置的关系。
对于由分色镜M1作为处理光PL而进行合波的可见激光GL4和近红外激光RL6，会由摆动的电流计镜M2一边改变反射方向一边反射。由电流计镜M2反射的可见激光GL4和近红外激光RL6会被fθ透镜M3会聚到被处理体1上，同时在被处理体1上等速移动。电流计镜M2的摆动既可以是连续的也可以是间歇的。
还有，除了上述电流计镜M2的摆动以外，还利用工作台移动装置3使工作台2移动，从而能够使被处理体1上的可见激光GL4和近红外激光RL6的照射位置在较大的范围内移动，能够对被处理体1的整个被处理区域照射可见激光GL4和近红外激光RL6。工作台移动装置3产生的工作台2的移动既可以是连续的也可以是间歇的。
再有，利用电流计镜M2来在被处理体1上较高速地扫描可见激光GL4和近红外激光RL6，而利用工作台移动装置3来较低速地移动工作台2，从而可减轻工作台移动装置3的负担，并且可以尽量减小因工作台移动装置3的动作而发生振动等现象。
如上所述，图3示出了一个使被处理体1上的照射位置发生移动以进行扫描的可见激光GL4和近红外激光RL6的轨迹的例子。
设利用工作台移动装置3使被处理体1在X方向上以速度Ux移动。工作台移动装置3所导致的工作台2的移动既可以是连续进行的，也可以是间歇进行的。本实施例中，假定工作台2的移动是连续进行的。
在X方向上以速度Ux移动的被处理体1上，可见激光GL4和近红外激光RL6的照射位置因电流计镜M2而在Y方向上以速度Vy进行移动，伴随被处理体1的移动而在X方向上相对地以速度-Vx(=-Ux)进行移动。此外，实际上可见激光GL4和近红外激光RL6的照射位置是按照对Y方向速度Vy、X方向速度-Vx进行合成后得到的方向和速度进行移动，从而可见激光GL4和近红外激光RL6在X方向和Y方向上叠加照射在被处理体1上。图3中未示出速度的合成，仅简略地表示了照射位置。
可见激光GL4和近红外激光RL6在Y方向上移动因电流计镜M2的摆动而产生的扫描长度，之后，反转Y方向的朝向，来在Y方向上以速度-Vy、在X方向上以速度-Vx进行移动。通过反复进行该照射位置在Y方向上的往复移动和在X方向上的移动，能够在被处理体1的整个较大的范围面照射可见激光GL4和近红外激光RL6。当要对利用上述Y方向的往复移动和X方向的移动进行了处理的区域之外的区域进行处理时，可以利用工作台移动装置3使被处理体1在Y方向上移动所需的量，并反复进行与上述一样的动作，从而对被处理体1上的整个必要区域进行激光照射的处理。
此外，优选的是，使照射位置往复移动的扫描长度大于被处理体1上形成的各器件宽度。其原因在于，激光的照射条件会在反转照射位置的移动方向时发生改变，因而，在器件区域中不使用上述改变移动方向的区域的做法更易于工艺管理。
还有，优选较短的扫描长度。其原因在于，扫描长度越短，越能更多地确保被处理体1上辐射光检测部T1检测的温度测定点，并且能够用更小的fθ透镜M3，从而可降低装置成本。
这里，说明了在作为被处理体1的硅晶圆上照射可见光激光即绿色激光和近红外激光的具体例。
作为可见激光光源G1，使用以输出功率50W、振动频率10kHz、脉冲能量5mJ进行脉冲振荡而产生波长532nm的绿色激光的激光振荡器；作为光纤G2，使用具有100μm×100μm的方形的截面形状的、数值孔径为0.1的光纤。
对于从光纤G2射出的可见激光GL2，通过f50mm的准直透镜G3成为平行射束的可见激光GL3，之后，被分色镜M1反射，再被摆动的电流计镜M2反射，之后，由f100mm的fθ透镜M3聚光，在工作台2上将具有200μm×200μm的射束形状的、平顶状强度分布的、波长532nm的可见激光GL4照射到硅晶圆。可见激光GL4在硅晶圆的照射面上具有10J/cm2的最大能量密度，这是足以熔融硅晶圆的能量密度。
另一方面，作为近红外激光光源R1，使用输出功率为350W的、通过连续振荡产生波长808nm的近红外激光的半导体激光源，作为光纤R2，使用具有400μm×400μm的方形的截面形状、数值孔径为0.22的光纤，作为光纤R4，使用具有200μm×200μm的方形的截面形状、数值孔径为0.1的光纤。从光纤R4射出的近红外激光RL4通过f50mm的准直透镜R5成为平行射束，之后，作为近红外激光RL5通过分色镜M1，之后，被摆动的电流计镜M2反射，再由f100mm的fθ透镜M3聚光，成为具有400μm×400μm的射束形状的、平顶状强度分布的、波长为808nm的可见激光GL4，并被照射在硅晶圆上与可见激光GL4相同的位置上。近红外激光RL5在硅晶圆的照射面上具有175kW/cm2的最大功率密度，这是足以熔融硅晶圆的功率密度。
另外，在X方向以速度Ux移动的硅晶圆上，以200μm×200μm的照射区域进行照射的波长532nm的可见光激光GL4、和以400μm×400μm的照射区域进行照射的波长808nm的近红外激光RL6，在X方向上以Vx(=-Ux)、在Y方向上以Vy的速度相对地移动。
这里，速度Vy和Vx分别由下式算出。
Vy=射束宽度W×(1-Sy)×振动频率R
Vx=射束长度L×(1-Sx)×Vy/扫描长度D
式中，Sy是Y方向上的重叠率，Sx是X方向上的重叠率。
由于是平顶状射束，因而设Sx=Sy=0、L=W=200μm、R=10kHz，在扫描长度D为大于硅晶圆上制作的器件尺寸而为D=20mm时，则Vy=2m/秒、Vx=20mm/秒。
这时，每个200mm晶圆的照射时间为100秒，近红外激光对每一处的照射时间为0.4mm÷2m/秒=200微秒，最大能量密度为175kW/cm2×200微秒=35J/cm2。
(实施例2)
接着，根据图4说明本发明的另一实施例的激光处理装置。此外，对于与上述实施例1相同的结构附加相同的附图标记，其说明省略或简化。
对于被处理体1上的可见激光GL4和近红外激光RL6的照射位置，不仅存在两者都与适当位置对齐的情况，还存在两者相互偏移的情况。在两束激光的照射位置存在偏移的情况下，存在不能适当地进行处理的可能性。本实施例中，设有调整可见激光GL4和近红外激光RL6的照射位置的偏移的机构。
本实施例中，对于构成可见光光学系统GS的光纤G2、准直透镜G3，设有调整它们的位置和波导方向的调整机构4a。
另外，对于构成近红外光光学系统RS的光纤R2、聚光透镜R3、光纤R4、准直透镜R5，设有调整它们的位置和波导方向的调整机构4b。
CCD相机C2与控制部5相连接，将CCD相机C2拍摄到的摄像数据发送给控制部5。控制部5上可控地连接有上述调整机构4a、4b。本实施例的控制部5具有本发明的照射位置控制部的功能。
接着，参照图5的流程图就上述图4所示的激光处理装置的动作进行说明。
本实施例的激光处理装置中，与上述实施例1的激光处理装置一样，对被处理体1照射可见激光GL4和近红外激光RL6。在此期间，CCD相机C2拍摄由聚光透镜C1会聚的检查光CL中的可见激光GL5和近红外激光RL7，并将两束激光的摄像数据发送给控制部5。CCD相机C2检测出两束激光的照射位置(步骤s1)。因此，聚光透镜C1和CCD相机C2协同地实现检查光检测部的功能。
控制部5取得从CCD相机C2发送的摄像数据，并通过图像分析判定可见激光GL5和近红外激光RL7的照射位置(步骤s2)。此外，本实施例中，可见激光GL5和近红外激光RL7是由同一个CCD相机C2拍摄的，但是也可以利用波长差异等将可见激光GL5和近红外激光RL7分离，来检测出各自的照射位置。
控制部5根据判定出的照射位置，来判断所设想的被处理体1上的可见激光GL4和近红外激光RL6的照射位置是否偏离适当位置(步骤s3)。预先确保适当位置的数据并预先确定离开适当位置的偏移量的阈值，如果离开规定位置的偏移为阈值以上就可判定为发生了偏移，如果小于阈值就可判定为未发生偏移(步骤s3)。可以构成为：阈值与适当位置的数据一起预先保存在控制部5的非易失性存储部中，根据需要读出。
如果在照射位置的偏移判定中判定为无偏移(步骤s3：否)，就结束利用检查光的照射位置的偏移判定处理。
如果在照射位置的偏移判定中判定为发生了偏移(步骤s3：是)，则对可见激光的位置是否发生了偏移进行判定(步骤s4)。如果可见激光的位置发生了偏移(步骤s4：是)，则对调整机构4a进行控制，来调整可见光光学系统的位置、波导方向，以消除该位置偏移(步骤s5)。之后，对近红外激光的位置是否发生了偏移进行判定(步骤s6)。并且，如果在步骤s4中判断为可见激光的位置未发生偏移，则转移至步骤s6来对近红外激光的位置是否发生了偏移进行判定。如果近红外激光的位置发生了偏移(步骤s6：是)，则对调整机构4b进行控制，来调整近红外光光学系统的位置、波导方向，以消除该位置偏移(步骤s7)。之后，对可见激光和近红外激光的相对的位置是否存在偏移进行判定(步骤s8)。并且，如果在步骤s6中判断为近红外激光的位置未发生偏移，则转移至步骤s8。在步骤s8中，如果相对位置未发生偏移，则结束处理。如果相对位置发生了偏移，则返回步骤s4，重复地对可见激光、近红外激光的位置是否发生了偏移进行判断。如果相对位置发生了偏移，则可以使用比在步骤s3中用于判定照射位置的偏移的阈值更严格的值，以能够消除相对的照射位置的偏移。
按照上述顺序，能够根据检查光来适当地维持可见激光和近红外激光在被处理体上的照射位置。
此外，上述实施例中，对可见激光和近红外激光各自的位置偏移、和两者的相对位置的偏移进行判定，但是，可以只对可见激光和近红外激光各自的位置偏移进行判定并修正该位置偏移，另外，也可以只对两束激光的相对位置的偏移进行判定并修正该位置偏移。
(实施例3)
接着，根据图6说明另一实施例。此外，对与所述各实施例相同的结构附加相同的附图标记，其说明从简。
本实施例的激光处理装置包括：输出脉冲波即可见激光GL10的可见激光光源G1，和输出连续波即近红外激光RL10的近红外激光光源R1。
本实施例中，可见激光光源G1是例如以输出功率50W、振动频率10kHz、脉冲能量5mJ进行脉冲振荡，来发生YAG激光的倍频波即波长532nm、脉冲宽度100ns的绿色激光的光源。可见激光光源G1的可见激光的波长不限定于特定的波长，可以举出例如355～577nm范围中的波长。
还有，本实施例中，近红外激光光源R1是例如以输出功率350W连续振荡而产生波长808nm的近红外激光。此外，近红外激光光源R1的近红外激光RL10的波长不限于特定的波长，例如可以举出795～980nm范围内的波长。
在可见激光光源G1的激光出射侧，设置有传导可见激光GL10的光纤G2。光纤G2具有例如100μm×100μm的方形的波导截面形状，在光纤G2内传导的可见激光GL10的射束形状按照光纤G2的波导截面形状而被整形为该形状。
在光纤G2的激光出射端之后的光路上设有准直透镜G3，并且在透射过准直透镜G3的激光的照射方向上，以使一反射面相对于该照射方向倾斜的方式设有分色镜M1。准直透镜G3的焦距为例如50mm。
光纤G2、准直透镜G3是可见光光学系统GS1的构成要素。再有，可见光光学系统GS1中也可包括其他光学部件。
另外，在近红外激光光源R1的激光出射侧，设有传导近红外激光RL10的光纤R2。光纤R2具有例如400μm×400μm的方形的波导截面形状，在光纤R2内传导的近红外激光RL10的射束形状按照光纤R2的波导截面形状而被整形为该形状，作为近红外激光RL11射出。
在光纤R2的激光出射端之后的光路上设置有准直透镜R5，在透射过准直透镜R5的激光的行进方向上设有分色镜M6。分色镜M6是以使其透射面相对于近红外激光RL12的行进方向倾斜的方式设置的。准直透镜R5的焦距为例如50mm。分色镜M1透射过808nm的光，并反射532nm的光，可见激光GL12被反射面反射的方向、与近红外激光RL12透射过透射面的方向一致。
光纤R2、准直透镜R5是近红外光光学系统RS1的构成要素。再有，近红外光光学系统RS1中也可包括其他光学部件。
在可见激光GL12被分色镜M1的反射面上反射的方向、和在近红外激光RL12透射过分色镜M1的透射面的方向的光路上，设置有光纤M4。光纤M4具有例如400μm×200μm的方形的波导截面形状，在光纤M4内传导的可见激光GL12和近红外激光RL12的射束形状按照光纤R2的波导截面形状而被整形为该形状。
在光纤M4的激光出射端之后的光路上，设置有准直透镜M5，在透射过准直透镜M5的激光的行进方向上设置有反射镜M6。反射镜M6可由电流计镜等构成，能够在与激光的行进方向交叉的方向上边往返边扫描激光。准直透镜M5的焦距为例如100mm。
在反射镜M6的反射方向上设置有投影透镜M7。投影透镜M7的透射方向上，设置有保持半导体晶圆等被处理体1的工作台2。投影透镜M7可以由fθ透镜等构成。透射过投影透镜M7的激光的照射光路构成为：相对于被处理体1的表面倾斜，以使得由被处理体1表面反射的光不会返回激光的照射光路。此外，即使在不进行倾斜照射的情况下，也可通过构成为：在照射光路上设置半反射镜等，使所照射的激光进行透射而到达被处理体1，而被处理体1反射的光会被半反射镜反射，从而使反射光不会返回照射光路。
分色镜M1、光纤M4、准直透镜M5、反射镜M6、投影透镜M7为合波光学系统MS1的构成要素。合波光学系统MS1中也可包括其他光学部件。
并且，在工作台2上保持的被处理体1的照射面附近上方设置有反射光检测部T2，接收并检测从被照射了处理光PL3的被处理体1的照射面反射的反射光F1，上述处理光PL3由可见激光和近红外激光构成。
反射光检测部T2的位置相对于合波光学系统MS1固定。反射光检测部T2接收并检测连续波即近红外激光，但是，也可以在反射光的光路或反射光检测部T2中设置滤波器等，以透射近红外激光，由反射光检测部T2来进行接收并检测，另外，也可以对可见光激光和近红外激光进行接收，之后，分离并检测近红外激光。反射光检测部T2的检测结果被发送给反射光测定部T3。
接着，就图6所示的激光处理装置的动作进行说明。
将半导体晶圆等被处理体1装载并保持在工作台2上。可见激光光源G1输出可见激光GL10，近红外激光光源R1输出近红外激光RL10。
从可见激光光源G1输出的可见激光GL10，会入射到光纤G2并在光纤G1内传导，其射束形状由具有方形的波导截面形状的光纤G2而被整形为方形，从光纤G2的激光出射端射出可见激光GL11。
可见激光GL11由准直透镜G3整形为平行光的可见激光GL12，并入射到分色镜M1的反射面一侧，可见激光GL12主要由反射面反射，其一部分透射过分色镜M1。
从近红外激光光源R1输出的近红外激光RL10入射到光纤R2，并在光纤R2内传导，其射束形状由具有方形的截面形状的光纤R2而被整形为方形，并从光纤R2的激光出射端作为近红外激光RL11射出。
近红外激光RL11由准直透镜R5整形为平行光的近红外激光RL12，入射到分色镜M1的透射面一侧，近红外激光RL12主要透射过透射面，其一部分被分色镜M1反射。
与所述的实施例一样，可以将透射过分色镜M1的可见激光GL12和被分色镜M1反射的近红外激光RL12作为检查光取出加以利用。
被分色镜M1反射的可见激光GL12和透射过分色镜M1的近红外激光RL12合波成处理光PL1。
处理光PL1入射到光纤M4的长边方向的一端，在光纤M4内传导，其射束形状由具有方形的截面形状的光纤M4而被整形为方形，从光纤M4的长边方向的另一端作为处理光PL2射出。
处理光PL2入射到准直透镜M5，通过准直透镜M5成为平行光的处理光PL3后，入射到反射镜M6，经反射镜M6反射后的处理光PL3通过投影透镜M7，之后，从相对于被处理体1倾斜的方向在Y方向上一边往复地扫描一边照射，另一方面，在激光照射中，工作台2上的被处理体1会因工作台移动装置3而在X方向上移动，实施规定的处理。由于该照射，一部分处理光PL3被反射，反射光F1通过与照射光路不同的光路，在经反射镜TM1反射后，由反射光检测部T2接收并检测近红外激光。这时，如所述的那样，也可以使用滤波器以仅透射过近红外激光。
反射光检测部T2的检测结果被发送给反射光测定部T3，由反射光测定部T3进行图像化、进行图像分析或进行数値化，以对照射面的状态作出评价。可以由操作者在反射光测定部T3上观察测定结果来进行照射面状态的评价，另外，也可以由反射光测定部T3自动地进行评价。反射光测定部T3只要能够测定所接收到的连续波即可，对其结构没有特别限定。
根据本实施例，无需复杂的装置结构，可以将处理中使用的连续波用于监测，根据照射面上的反射率的状态变化来测量被处理体的状态(熔融。固化等)。其原因在于，连续波因连续振荡而具有一定强度，因此能够将反射光的强度变化作为照射面的状态变化来进行捕获。
再有，在连续波不用于处理的情况下，也可以将连续波专用于监测。
(实施例3-1)
上述实施例3中，通过连续地接收并检测连续波，来掌握照射面的状态。然而，在将相机等用作反射光受光部的情况下，根据相机的拍摄速度性的不同，可能难以准确地检测出脉冲照射导致的照射面的状态变化。因此，利用反射光检测部在每个极短时间内检测光，能够更准确地掌握状态变化。用图7、8说明该实施例。
图7中，对于与图6相同的结果附加相同的附图标记，其说明可以省略或从简。
本实施例中，在从被处理体的照射面反射激光的反射光路上的、到达反射光受光部T2的前侧，设置有执行反射光路的开闭的光闸TM2。光闸TM2也可以设在反射光路上的反射镜TM1的前侧或后侧。本实施例中，光闸设置在反射镜TM1的后侧。
光闸TM2的开闭是例如由控制整个激光处理装置的控制部所控制的，对每个可见激光的脉冲，都控制成仅在照射时间内打开。图8是表示脉冲波和光闸TM2的开闭定时之间的关系的曲线图。反射光受光部T2在光闸TM2为开的极短时间内接收连续波，从而能够利用残像效果来更准确地掌握被处理体1的照射面的状态。再有，对于光闸TM2为开的时间，只要是在每个脉冲的照射时间内，可以适当地选定。另外，优选光闸TM2打开与脉冲波的周期一致，但是能适当地选择打开的时机即光闸TM2的打开动作相对于脉冲波的位相差。例如，可以控制成与熔融程度最大的时间带相一致地来打开光闸TM2。
以上，根据上述实施例就本发明作了说明，但是本发明并不限定于上述说明的内容，而是可以在不脱离本发明范围的情况下适当变更。
本发明的激光处理装置用可见激光和近红外激光照射被处理体来进行被处理体的处理，适合于以半导体作为被处理体进行退火处理，然而对于被处理体和处理内容无特别限定。作为半导体可以举出在半导体晶圆、衬底上形成了半导体薄膜的半导体。作为处理内容，适当的示例可以是非晶体的晶化和半导体的改性等。

Claims (21)

1.一种激光处理装置，其特征在于，包括：
输出可见激光的可见激光光源；
输出近红外激光的近红外激光光源；
将所述可见激光和所述近红外激光进行合波，并传导至被处理体的合波光学系统，
传导所述可见光激光并将其整形为平行光束的可见光光学系统；以及
传导所述近红外激光并将其整形为平行光束的近红外光光学系统，
所述合波光学系统将由所述可见光光学系统传导的所述可见激光、和由所述近红外光光学系统传导的所述近红外激光进行合波，并传导至所述被处理体。
2.如权利要求1所述的激光处理装置，其特征在于，
由所述合波光学系统传导的所述可见激光为脉冲波，由所述合波光学系统传导的近红外激光为连续波。
3.如权利要求1或2所述的激光处理装置，其特征在于，
所述合波光学系统包括扫描部，该扫描部连续地或间歇地改变所述可见激光和所述近红外激光相对于所述被处理体的照射方向，并在所述被处理体上移动所述可见激光和所述近红外激光的照射位置。
4.如权利要求3所述的激光处理装置，其特征在于，
所述扫描部具有电流计镜和fθ透镜。
5.如权利要求1或2所述的激光处理装置，其特征在于，
包括保持部移动装置，该保持部移动装置在照射所述可见激光和所述近红外激光时，使保持所述被处理体的保持部移动。
6.如权利要求1或2所述的激光处理装置，其特征在于，
所述合波光学系统包括合波部，该合波部将所述可见激光和所述近红外激光进行合波。
7.如权利要求6所述的激光处理装置，其特征在于，
所述合波部由分色镜构成，该分色镜透射所述可见激光和所述近红外激光中的一者，使另一者在与所述透射的方向相同的方向上反射，并对二者进行合波。
8.如权利要求1或2所述的激光处理装置，其特征在于，
包括：检查光取出部，该检查光取出部将由所述合波光学系统传导的所述可见激光和所述近红外激光的一部分作为检查光，而从所述合波光学系统取出；以及检查光检测部，该检查光检测部利用所述检查光，对设想要照射到所述被处理体的所述可见激光和所述近红外激光的照射位置进行检测。
9.如权利要求8所述的激光处理装置，其特征在于，包括：
传导所述可见激光的可见光光学系统；传导所述近红外激光的近红外光光学系统；分别调整所述可见光光学系统和所述近红外光光学系统的位置或/和波导方向的调整机构；以及控制所述调整机构的照射位置控制部，
所述照射位置控制部获得所述检查光检测部的检测结果，执行调整所述调整机构的控制，以使所述被处理体上的所述可见激光和所述近红外激光的照射位置成为规定的位置。
10.如权利要求1或2所述的激光处理装置，其特征在于，包括：
辐射光检测部，该辐射光检测部对所述可见激光和所述近红外激光照射的所述被处理体上的照射面所产生的辐射光的强度进行检测；
温度控制部，该温度控制部获取所述辐射光检测部的检测结果，根据辐射光强度和照射面温度之间的相关关系，来调整所述合波前的所述可见激光和所述近红外激光的能量密度，以使所述照射面具有规定的温度；
输出调整部，该输出调整部分别调整所述可见激光光源和近红外激光光源的输出；以及
衰减器，该衰减器分别调整所述可见光光学系统的可见激光的透射率和近红外光光学系统的近红外激光的透射率，
所述温度控制部控制所述输出调整部和衰减器中的一者或二者，来调整照射面上的所述能量密度。
11.如权利要求1或2所述的激光处理装置，其特征在于，
由所述合波光学系统传导的所述可见激光为脉冲波，由所述合波光学系统传导的近红外激光为连续波，
包括：反射光检测部，该反射光检测部对所述可见激光和所述近红外激光照射的所述被处理体上的照射面所反射的所述近红外激光进行接收；以及
照射面测量部，该照射面测量部获得所述反射光检测部的检测结果，来测量所述被处理体上的照射面的状态。
12.如权利要求11所述的激光处理装置，其特征在于，
包括光闸，该光闸位于从所述被处理体上的照射面到所述反射光检测部的光路上，对光路进行开闭，所述激光处理装置对所述光闸的动作进行控制，使其间歇地打开。
13.如权利要求12所述的激光处理装置，其特征在于，
对所述光闸的动作进行控制，使其与所述脉冲波的周期一致，且对于每个脉冲仅在照射所述被处理体的时间内打开。
14.一种激光处理方法，将从可见激光光源输出的可见激光、和从近红外激光光源输出的近红外激光进行合波，利用公共的光学系统进行传导，以照射被处理体，其特征在于，
分别利用不同的光学系统来传导从可见激光光源输出的可见激光、和从近红外激光光源输出的近红外激光，并整形为平行光束，对所传导的所述平行光束的所述可见激光和所述近红外激光进行合波，利用公共的光学系统进行传导，以照射被处理体。
15.如权利要求14所述的激光处理方法，其特征在于，
在由不同的所述光学系统传导所述可见激光和所述近红外激光时，对所述可见激光和所述近红外激光中的一者或二者的射束形状进行整形。
16.如权利要求14或15所述的激光处理方法，其特征在于，
连续地或间歇地改变合波后的所述可见激光和所述近红外激光的照射方向，使得在所述被处理体上所述可见激光和所述近红外激光的照射位置移动，同时使所述被处理体移动，从而对所述被处理体一边扫描一边照射所述可见激光和所述近红外激光。
17.如权利要求14或15所述的激光处理方法，其特征在于，
将合波后的所述可见激光和所述近红外激光的一部分取出作为检查光，利用所述检查光来检测设想要对所述被处理体进行照射的所述可见激光和所述近红外激光的相对的照射位置，根据检测结果，对传导所述可见激光的光学系统和传导所述近红外激光的光学系统的一者或二者进行调整，以使所述被处理体上的所述可见激光和所述近红外激光的照射位置成为规定的位置。
18.如权利要求14或15所述的激光处理方法，其特征在于，
对所述可见激光和所述近红外激光照射的所述被处理体的照射面所产生的辐射光的强度进行检测，根据所述辐射光的强度和所述照射面的温度之间的相关关系，来调整合波前的所述可见激光和所述近红外激光中的一者或二者的能量密度，以使所述照射面达到规定的温度。
19.如权利要求14或15所述的激光处理方法，其特征在于，
由所述公共的光学系统传导的所述可见激光为脉冲波，由所述公共的光学系统传导的近红外激光为连续波，
对所述可见激光和所述近红外激光照射的所述被处理体上的照射面所反射的所述近红外激光进行检测，
根据所述检测结果，来判断所述被处理体上的照射面的状态。
20.如权利要求19所述的激光处理方法，其特征在于，
在检测到从所述被处理体上的照射面反射过来的反射光之前，间歇地开闭光路来间歇地检测反射光。
21.如权利要求19所述的激光处理方法，其特征在于，
与所述脉冲波的周期一致，对于每个所述脉冲，以所述被处理体被照射的时间内的全部或一部分，来检测从所述被处理体上的照射面到达所述检测的反射光。
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